微小光学元件 【技术领域】
本发明有关于使用半导体工艺制造的微小光学元件。背景技术 近年， 使用半导体工艺将树脂构造体设于半导体元件上的半导体元件逐渐增加。 其中之一， 即为使透镜一体形成于 CCD 或 CMOS 等摄影元件上的 MLA( 微型透镜数组 ) 或 DOE( 绕射光学元件 ) 等。
特别是， 大多使用复数片 MLA 或 DOE 来进行提升聚光率或校正色差等复杂的处理。 然而， 在使用复数片 MLA 或 DOE 时， 制造时的对准精度或调整的重要性日益增加。
专利文献 1“绕射光学元件及使用其的光学系统” 中， 记载了使用于基板上堆栈两 层或两层以上的构造的绕射光学元件， 以提升绕射效率的波长依存性的方法。 又， 该文献中 所介绍的技术， 是通过对各格子部的格子边缘位置施以去角， 使各绕射格子部的格子边缘 成为钝角， 以改善切削加工时等的格子形状的加工性或边缘部在成型时的形状转印性。
专利文献 1 ： 日本特开平 11-223717 号公报
发明内容 在组合有复数片 MLA 或 DOE 的情况下， 当光学元件间的对准精度差时， 即会对光学 机器造成色偏移或散射等的不良影响。特别是结合单模态 (singlemode) 光纤等直径为 10 微米以下的光纤的结合器内的光学元件， 即使于光学元件间有 1 微米程度的轴偏移， 也会 带来极大的影响。
又， 如专利文献 1 所记载， 即使是堆栈两层以上的 DOE 的构造， 当格子边缘的位置 偏移时， 也会产生绕射效率降低的问题。
本发明的目的， 是提供即使使用复数片 MLA 或 DOE 的构成也能实现高精度对准的 微小构造体及其制造方法。
本发明的微小构造体的制造方法， 该微小构造体在内面所对向的面具有微小构 造， 其特征在于， 包含 ： 于第 1 层表面形成第 1 图案的步骤 ； 于所形成的该第 1 层表面上形成 牺牲层的步骤 ； 于该牺牲层表面形成第 2 图案的步骤 ； 于该牺牲层及该第 1 层表面的一部 分上形成第 2 层的步骤 ； 以及除去构成该牺牲层的构件的步骤 ； 在于该第 1 层形成该第 1 图 案的步骤与于该牺牲层形成该第 2 图案的步骤中， 分别以同一对准标记为基准形成图案。
又， 该方法具有 ： 形成该第 2 层以覆盖该牺牲层的步骤 ； 以及除去该第 1 层或该第 2 层的一部分以使该牺牲层的一部分露出的步骤。
又， 该方法具有 ： 从该露出部分除去构成该牺牲层的构件后， 于该牺牲层的露出部 分设置盖件的步骤。
或者， 该方法具有 ： 将空气以外的媒质充填于除去构成该牺牲层的构件后的中空 部分。
作为另一方法的本发明的微小构造体的制造方法， 该微小构造体具备 ： 第 1 构件，
其形成有第 1 图案与凹形状或凸形状的对准标记 ； 以及第 2 构件， 其具有第 2 图案与能与形 成于该第 1 构件的对准标记嵌合的形状的对准标记 ； 使该第 1 构件与该第 2 构件彼此的该 对准标记互相嵌合而形成微小构造体， 其特征在于， 该方法具有 ： 将形成该第 1 构件的模具 的至少形成对准标记的模具形状从原版经偶数次转印而形成的步骤 ； 以及将形成该第 2 构 件的模具的至少形成对准标记的模具形状从该原版经奇数次转印而形成的步骤。
又， 该第 1 构件与该第 2 构件中任一方的该对准标记具有凹形状， 将凹部的侧面形 成为倾斜使该凹形状的底部面积小于该凹形状的开口部面积。
特别是， 一方的该对准标记与另一方的该对准标记具有一对凸形状与凹形状 ； 该 凸形状的对准标记高度形成为较该凹形状的对准标记的深度短。
或者， 该方法具有 ： 在将该第 1 构件与该第 2 构件配合该对准标记予以嵌合时将空 气以外的媒质充填于中空部分的步骤。
又， 本发明的微小光学元件， 于内部形成有被供使用波长的光透射的光学材料所 构成的构造体包围的中空部分， 其特征在于 ： 该构造体的该中空部分侧的面的形状， 能使该 使用波长的光产生所希望光学特性的立体形状， 且将用以连接该中空部分与该微小光学元 件的外界空间的开口部设于该构造体。 特别是， 该微小光学元件具备覆盖该开口部的密封构件。
再者， 该光学面形状能使该使用波长的光产生既定绕射现象的浮凸图案。
特别是， 该光学材料是树脂材料。
进一步地于面对该构造体外界空间的区域具备由玻璃或硅构成的基板。
又， 本发明的光学元件， 其具备 ： 第 1 光学基板， 由供使用波长的光透射的光学材 料构成， 于一面具有能使该使用波长的光产生所希望光学特性的立体形状， 于该一面侧的 形成有该立体形状的区域外侧具有第 1 对准标记 ； 以及第 2 光学基板， 由供该使用波长的光 透射的光学材料构成， 于一面具有能使该使用波长的光产生所希望光学特性的立体形状， 于该一面侧的形成有该立体形状的区域外侧具有第 2 对准标记 ； 在该第 1 对准标记与该第 2 对准标记对向的状态下使该第 1 光学基板与该第 2 光学基板接合， 其特征在于 ： 该第 1 对 准标记与该第 2 对准标记由凹形状或凸形状构成且能彼此嵌合的形状。
特别是， 该第 1 对准标记或该第 2 对准标记的截面形状中具有该凸形状的对准标 记的截面形状， 其宽度随着往前端而越小的形状。
或者， 该第 1 对准标记或该第 2 对准标记的截面形状中具有该凸形状的对准标记 的截面形状， 是前端部具有曲率的形状或多角形状。
本发明的微小构造体及其制造方法， 即使是使用复数片 MLA 或 DOE 的构成也能实 现高精度对准。 而且， 通过模具的成模即能大量且廉价地提供廉价且高精度的微小构造体， 并能应用于传感器等各种领域。
附图说明
图 1 是显示本发明的第 1 实施方式的整体概要的说明图。
图 2 是显示本发明的第 1 实施方式的制造顺序的说明图。
图 3 是显示本发明的第 1 实施方式的微小构造体的说明图。
图 4 是显示本发明的第 2 实施方式的制造顺序的说明图。图 5 是显示本发明的第 2 实施方式的制造顺序的说明图。 图 6 是显示本发明的第 2 实施方式的副原板制作方法的说明图。 图 7 是显示本发明的第 2 实施方式的微小构造体的制造影像的说明图。 图 8 是显示对准标记一例的说明图。 图 9 是显示对准标记一例的说明图。 图 10 是显示微小构造体的应用例的说明图。 图 11 是显示对准标记一例的说明图。 图 12 是显示对准标记一例的说明图。 图 13 是显示微小构造体的 MLA 的说明图。具体实施方式
( 第 1 实施方式 )
使用图 1、 图 2、 以及图 3 说明与本发明的微小构造体及其制造方法相关的第 1 实 施方式。图 1 是显示于硅晶片上形成复数个微小构造体的样子。此外， 本实施方式中所制 造的微小构造体是作为光学元件使用， 特别是适于形成于半导体元件上的微小光学元件。
图 1 中， 101 显示硅晶片， 102 显示形成一个微小构造体的块体， 103 显示对准标记， 104 显示形成于硅晶片 101 上的第 1 层， 144 显示图案形成部分。
图 1(a) 是从上面观看硅晶片 101 的图， 图 1(b) 是显示以截面位置 A 切断图 1(a) 时的截面图， 图 1(c) 是显示以图 1(b) 的虚线圆 B 所示部分为中心放大的图。于硅晶片 101 上通过树脂等形成有第 1 层 104， 于对准标记 103 及各块体 102 分别形成有所希望图案。所 希望的形成图案， 例如可考虑有 DOE 或 MLA 等。又， 对准标记， 与一般步进曝光的半导体制 造方法同样地， 设于各块体 102 周围， 作为曝光时的基准位置来利用。
此外， 图 1 中， 对准标记 103 虽设于块体 102 各列、 各行的两侧， 但也可是不同位置 或数目。又， 该图中， 符号 103 虽仅显示一个对准标记， 但描绘成相同形状的其它标记也显 示同样的对准标记。符号 102 也同样地， 块体 102 显示复数个块体的其中一个， 由于以一个 块体形成一个微小构造体， 因此是以一个硅晶片 101 一次形成复数个微小构造体。
本实施方式的微小构造体的制造方法， 于硅晶片或石英晶片等的基材上形成复数 个微小构造体， 于基材上将复数层一边图案化、 一边形成， 最后切割出形成于基材上的复数 个微小构造体来完成单体的微小构造体。 又， 本实施方式中的各层形成方法或图案化方法， 与通常的半导体元件形成技术同样地， 进行氧化法、 光刻胶涂布或光刻、 刻蚀、 纳米印刷或 蒸镀、 溅镀法、 CVD 法等的图案方式或成膜等。又， 光刻工艺， 可在将图案烧入 ( 图案化 ) 有 机材料膜 ( 光刻胶 ： 感旋光性树脂 ) 的步骤中形成光刻胶层， 以紫外线曝光烧上图案再加以 显影， 由此即能形成任意的图案。此外， 光刻胶可为正型或负型。
又， 虽显示于第 1 实施方式的图的图案截面为单纯的矩形， 但只要使用例如灰阶 光掩膜法等， 即也可图案化成倾斜形状， 而形成 MLA 或 DOE 等。
其次， 抽出图 1 的虚线圆 B 所示的部分， 使用图 2 详细说明微小构造体的制造顺 序。图 2 中， 105 显示牺牲层， 106 显示第 2 层， 201 显示用以单片化的切断后的微小构造体， 与图 1 相同符号者由于是相同的部分， 因此省略说明。 首先， 图 2(a) 的步骤中， 于硅晶片 101 上形成树脂的第 1 层， 于其上涂布光刻胶并配合对准标记 103 进行步进曝光。在通过步进曝光来烧入所希望图案并显影后， 通过刻蚀等将如图 2(a) 的图案 144 形成于第 1 层 104。
图 2(b) 显示于经图案化的第 1 层 104 上涂布有光刻胶的牺牲层 105 的状态。牺 牲层 105 也与第 1 层 104 同样地， 配合对准标记 103 进行步进曝光以烧入所希望图案。接 着， 选择性地追加曝光待完全除去的牺牲层 105 的一部分。将此显影后， 如图 2(c) 所示的 图案 145 即形成于牺牲层 105 上， 于各微小构造体部分残留已图案化的牺牲层 105。此外， 即使不使用追加曝光而使用灰阶光掩膜法， 也可一次进行图案部 145 的曝光与完全除去牺 牲层 105 的部分的曝光。
其次， 如图 2(d) 所示， 涂布树脂作为第 2 层 106， 以完全覆盖残留于经图案化的各 块体 102 内的牺牲层 105。此时， 涂布树脂以将第 2 层 106 也接着于第 1 层 104 所露出的部 分。图 2(d) 中， 虚线箭头 C， D， E 及 F 是切断线， 显示将一体化的硅晶片 101、 第 1 层 104、 牺 牲层 105、 以及第 2 层 106 切断的切断位置。经切断而单片化后的样子显示于图 2(e)， 切割 出牺牲层 105 为虚线圆 J 的部分而为一部分露出状态的微小构造体 201。此外， 图 2 所示 的各图， 由于是在图 1(a) 的截面位置 A 的截面图， 牺牲层 105 仅在图 2 的切断线 D 及 F 侧 露出。即， 牺牲层 105 是在图 1(a) 的一个微小构造体形成块体 102 的方形四边内的一边露 出， 其它部分则呈被第 2 层或第 1 层或基材 101 覆盖的状态。此状态显示于图 3(a)。 图 3(a) 是图示切割出的微小构造体 201。对露出于微小构造体 201 一部分的牺 牲层 105， 使用丙酮等的光刻胶用溶剂将构成牺牲层 105 的光刻胶除去后， 即完成如图 3(b) 所示的中空状微小构造体。图 3(b) 是图 3(a) 的截面位置 N 的截面图， 露出的中空部分 304 相当于图 3(a) 中露出的牺牲层 105。
此外， 上述制造方法的微小构造体是作为光学元件使用， 可代替硅晶片 101 使用 石英等的玻璃基板等的对使用波长为透明的基板， 进而使用对使用波长为透明的树脂来作 为用于第 1 层 104 或第 2 层 106 的树脂。再者， 面对第 1 层 104 或第 2 层 106 的中空部分 的光学面的形状， 只要是形成有相对使用波长可得到例如必要绕射现象的所希望光学特性 的浮凸图案 (DOE 图案或透镜图案等 )， 即可成为以光学材料构成的构造体包围的中空部分 形成于内部的构造的微小构造体 ( 微小光学元件 )。 若直接利用此微小构造体， 由于中空部 分连通于外部气体， 因此只要能检测出通过微小构造体的光的特性的变化， 即能应用于可 检测出空气以外的气体等流入中空部分的状态的气体传感器等。当然， 通过将图 3(a) 的开 口部不仅形成于单侧而形成于两端， 即能制作气体等的入口与出口。
或者， 如图 3(c) 所示， 通过将树脂制的盖件 301 接着于露出的部分， 即能密闭中空 部分而与外部空气截断。 进而， 如图 3(d) 所示， 通过使以盖件 301 密闭的步骤成为充满空气 以外的气体的气密室， 即能于中空部分充填空气以外的气体。 例如能充填 Ar( 氩 )、 Kr( 氪 ) 等钝化气体或氮气等以作为光吸收传感器利用。 不仅气体， 亦能充填液晶等液体， 或改变折 射率、 使其具有过滤功能。
本实施方式中， 第 2 层虽形成为覆盖牺牲层， 但也可将牺牲层形成为自最初开始 即有一部分残留。 当残留牺牲层的一部分时， 由于能自该露出部分除去牺牲层， 因此也能在 硅晶片基材上形成有复数个微小构造体的状态下一次除去牺牲层， 能省去在切断后逐一除 去单体的微小构造体的牺牲层的麻烦步骤。
又， 在图 2 所说明的堆积各层的步骤中， 例如通过蒸镀法或溅镀法等步骤于将第 1 层图案化后的表面， 将 SiO2， TiO2， ZnO2 等折射率不同的薄膜堆积成 1/4 波长厚， 即可进行
将表面反射率抑制得较低的 AR 涂布 ( 反射防止膜 )， 以制造反射较少的 DOE 或 MLA。
如上述， 本发明的第 1 实施方式中， 对准标记 103 虽形成于第 1 层 103 上， 但也可 先形成于基材的硅晶片 101 上。不论是形成于何处， 在对第 1 层 104 或牺牲层 105 进行图 案化时由于均同样是配合对准标记来进行， 因此图案间的位置偏移较少， 能形成高精度的 微小构造体。
再者， 虽未明确说明构成第 1 层 104 与第 2 层 106 的树脂构件， 但可通过组合同一 树脂或可一体化的树脂， 来在堆积第 2 层 106 时与第 1 层 104 一体化， 因此在除去牺牲层 105 后， 不需接着第 1 层 104 与第 2 层 106， 即能以良好效率制造具有中空部分的微小构造 体。特别是， 由于只要予以一体化， 即不易与外部气体接触， 能保护微小构造体内部的精密 突起等， 因此有利于形成透镜或显示面板的反射防止用途等所使用的蛾眼 (Moth eye) 之类 的脆弱形状。
( 第 2 实施方式 )
其次， 说明与微小构造体及其制造方法相关的第 2 实施方式。本发明的第 2 实施 方式的微小构造体， 是使具有凹形状的对准标记的第 1 构件与具有和凹形状成对的凸形状 的对准标记的第 2 构件嵌合的构造。此外， 本实施方式所制造的微小构造体是作为光学元 件使用， 特别是适于形成于半导体元件上的微小光学元件。 第 2 实施方式的制造方法的概要， 首先是通过对第 1 构件或第 2 构件的任一方的 原版进行精密机械加工等来制作， 通过纳米印刷等的方法自原版 (Master) 制作出第 1 反转 原版。其次将相当于中空部分的牺牲层堆积于第 1 反转原版上， 图案化成例如 DOE 图案等 的所希望形状， 根据此图案进行树脂成形以制作第 2 反转原版。其次， 自第 1 及第 2 反转原 版制作分别与其对应的副原板 (Sub master)。 即， 分别自第 1 反转原版制作第 1 副原板， 自 第 2 反转原版制作第 2 副原板， 在量产制造的情况下， 是从这些副原版大量树脂形成为第 1 构件及第 2 构件， 并嵌合两者制造微小构造体。
此处， 原版虽可是如玻璃、 石英、 镍、 黄铜等能以良好精度加工者， 但视使用材质的 不同， 需选择机械加工或刻蚀等适切的加工方法来形成图案。
接着， 使用图 4， 5， 6 及 7 详细说明第 2 实施方式的制造方法。 图 4 显示制作第 1 反 转原版的步骤与使用第 1 反转原版制作用以制作第 2 反转原版的模具的步骤， 其中， 401 是 原版， 402 是原版上的凸形状对准标记， 403 是硅晶片或玻璃等的基材， 404 是树脂， 405 是显 示原版的凸形状对准标记转印于树脂 404 的凹形状对准标记， 406 是光刻胶的牺牲层， 505 是第 1 反转原版， 407 是第 2 反转原版 ( 基材 403、 树脂 404 及通过光刻工艺形成为图案的牺 牲层所构成 ) 用的模具。图 4(a) 中， 将对石英等进行精密加工后的原版 401 按压于置于基 材 403 的树脂 404 上后， 如图 4(b) 所示， 配合原版 401 的形状形成树脂 404， 在该状态下树 脂 404 只要是冷却或紫外线硬化型树脂， 即可通过照射紫外线进行硬化， 卸除原版 401 后， 即如图 4(c) 所示完成原版 401 的反转型的第 1 反转原版。此种树脂的转印， 虽有时会于步 骤中混入空气的情形， 但在该情况下可通过在真空中进行本步骤来予以解决。
其次， 为了作成第 2 反转原版， 如图 4(d) 所示， 一旦于第 1 反转原版上涂布光刻 胶的牺牲层 406， 通过光刻步骤对牺牲层 404 上图案化并除去不需要部分后， 即能制作如图 4(e) 所示的第 2 反转原版的模具。虚线圆 G 是抽出凹形状的对准标记 405 底部， 相当于第 2 反转原版用的模具 407 的对准标记 405 的部分的形状， 与第 1 反转原版 505 的对准标记
405 同样地具有大致圆形状。 此外， 有意地在光刻步骤中进行显影处理使牺牲层 406 的一部 分残留于 V 字型的凹形状对准标记 405 的底部。又， 凹形状的对准标记 405 形状可想到有 截面为倾斜状的圆锥形、 四角锥形、 V 槽形等， 对准标记的形状在之后详细说明。
其次， 图 5 是说明以利用第 1 反转原版 505 作成的第 2 反转原版用的模具 407 制 造第 2 反转原版的步骤的图。图 5 中， 501 是脱膜剂， 502 是基材， 503 是树脂， 504 是第 2 反 转原版， 506 是第 2 反转原版 504 的对准标记。图 5(a) 中， 将第 2 反转原版用的模具 407 按 压于基材 502 上的树脂 503 后， 如图 5(b) 所示， 配合第 2 反转原版用的模具 407 的形状通 过脱膜剂 501 形成树脂 503， 树脂 404 只要是冷却或紫外线硬化型树脂， 即可通过照射紫外 线进行硬化。当卸除通过脱膜剂 501 而变得易于卸除的第 2 反转原版用的模具 407 后， 即 如图 5(c) 所示完成第 2 反转原版用的模具 407 的反转型的第 2 反转原版 504。此第 2 反转 原版 504 的对准标记 506 的形状， 是具有第 1 反转原版 505 的对准标记 402 的大致反转形 状。
又， 第 2 反转原版用的模具 407 是通过药品等除去脱膜剂 501 及牺牲层 406， 而如 图 5(d) 所示回归至第 1 反转原版 505 的状态。如此， 即完成相当于对准标记的部分的形状 彼此为大致反转形状的第 1 反转原版 505 及第 2 反转原版 504。此外， 上述说明中虽叙述使 用脱膜剂 501， 但具体而言， 不仅可涂布氟是脱膜剂或施以易于卸除的表面处理以使脱膜性 良好而较易进行作业， 也可不必担心所形成的复杂图案形状在脱膜时损坏。 其次， 使用图 6 说明说明使用第 1 反转原版 505 与第 2 反转原版 504 制作第 1 副 原版及第 2 副原板的步骤。图 6 中， 601 是第 2 副原版用的基材， 602 是树脂， 603 是第 2 副 原版， 604 是第 1 副原版用的基材， 605 是树脂， 606 是第 1 副原版。图 6(a) 中， 将第 2 反转 原版 504 按压于涂布于基材 601 上的树脂 602 上后， 与图 4(a) 等同样地将树脂 602 配合形 状成形， 在树脂固化后卸除第 2 反转原版 504 后， 即如图 6(b) 所示完成第 2 副原版 603。同 样地， 如图 6(c) 所示， 将第 1 反转原版 505 按压于涂布于基材 604 上的树脂 605 上后， 与前 述情形同样地将树脂 605 配合形状成形， 在树脂固化后并卸除第 1 反转原版 505 后， 即如图 6(d) 所示完成第 1 副原版 606。此处为了说明方便， 图 5(d) 中， 在作成第 2 反转原版 504 后， 为了制作第 1 副原版， 是除去第 2 反转原版用的模具 407 的脱膜剂 501 与牺牲层 406 而 回复第 1 反转原版 505 的状态。然而， 实际上是在之前自第 1 反转原版 505 如前所述完成 第 1 副原版 606 后对第 2 反转原版用的模具 407 进行加工。若依此顺序进行即不需除去步 骤。进而， 反转原版用的模具 407 的加工方法可使用无法回复的方法。例如不仅能使用光 刻胶来作为牺牲层 406 的方法， 也能在电镀金属构件后进行切削加工。
于图 7 显示基于以上述方式制作的副图案进行微小构造体的量产制造的影像， 图 7(a) 是显示自第 2 副原板 603 制造微小构造体的第 2 构件的影像， 图 7(b) 是显示自第 1 副 原板 606 制造微小构造体的第 1 构件的影像。图 7 中， 701 是构成微小构造体的第 2 构件的 基材， 702 是树脂， 703， 704 及 705 是大量成形的数个第 2 构件， 706 是构成微小构造体的第 1 构件的基材， 707 是树脂， 708， 709 及 710 是大量成形的数个第 1 构件。
此处， 由于形成第 1 副原板 606 的第 1 构件的对准标记的模具形状、 与形成第 2 副 原板 603 的第 2 构件的对准标记的模具形状， 是以图 4 所说明的同一原版 401 制作， 第1副 原板 606 的该形状是以偶数次 ( 两次 ) 的转印次数制作， 而第 2 副原板 603 的该形状是以 奇数次 ( 三次 ) 的转印次数制作， 因此通过这些副原版量产制造的第 1 构件 708， 709 及 710
与第 2 构件 703， 704 及 705， 可在其各自的凹凸对准标记部分以良好精度嵌合。
此外， 上述制造方法的微小构造体是作为光学元件使用， 构成第 1 构件 708 的材料 及构成第 2 构件 703 的材料是相对使用波长为透明的材料， 形成于各构件的图案， 是形成为 相对使用波长可得到例如必要绕射现象的所希望光学特性的浮凸图案 (DOE 图案或透镜图 案等 )。再者， 第 1 构件 708 与第 2 构件 703 在对准标记部分彼此嵌合的构造， 为本实施方 式的具有中空构造的微小构造体 ( 微小光学元件 )。 此微小光学元件， 能使用于与第 1 实施 方式所说明的微小光学元件相同的用途。通过将微小构造体作成上述构成， 即能容易地进 行两者的构件的正确对位。进而， 由于具有使对准标记的凹部与对准标记的凸部嵌合的构 造， 因此能增加本实施方式的光学元件的机械强度。
又， 通过蒸镀法或溅镀法等步骤于成形后的第 1 构件或第 2 构件的表面将 SiO2， TiO2， ZnO2 等折射率不同的薄膜堆积成 1/4 波长厚， 即可进行将表面反射率抑制得较低的 AR 涂布， 与第 1 实施方式同样地， 在为 DOE 或 MLA 等的情形下， 能提供可抑制反射的制品。
其次， 使用图 8 说明对准标记的形状例。图 8 是显示使第 1 构件 708 与第 2 构件 703 彼此嵌合的微小构造体的对准标记形状例， 其中， 801 是接着剂， 802 是 DOE 等的图案成 形部分， 803， 804 是 V 槽构造的对准标记， 805 是对准标记 803 的中心线。又， 图 8(a) 是在 图 8(b) 的截面位置 H 切断时的截面图， 图 8(b) 是从上面穿透微小构造体后所观看到的图， 其中接着剂 801 等省略。具有凹形状对准标记的第 1 构件 708 的 V 槽构造对准标记 803， 由于是从开口部朝向底部的中心线 805 倾斜， 因此在嵌合具有凸形状对准标记的第 2 构件 703 时， 凸形状的对准标记会朝向中心线 805 陷入， 可减少与中心线 805 的偏移。
此外， V 槽构造的对准标记 803， 804 的长度， 不论短或长均能得到相同效果。 或者， 也可非为 V 字形而为 U 字形， 只要是自槽的开口部分朝向中心线 805 所示的底部分倾斜的 形状， 均可得到相同的效果。
其次， 使用图 9 说明其它对准标记形状的例。图 9 中， 对准标记形状以外的部分与 图 8 相同， 156， 157 及 158 是圆锥形的对准标记， 虚线圆 159 是观看圆锥形的立体对准标记 形状的立体图， 虚线圆 160 是与凹形状对准标记 159 成对的凸形状对准标记的立体图， 161 是圆锥形对准标记 156 的中心位置。又， 图 9(a) 是在图 9(b) 的截面位置 K 切断时的截面 图， 图 9(b) 是从上面穿透微小构造体后所观看到的图，
形成于图 9 的第 1 构件 708 的凹形状圆锥形对准标记 156， 157 及 158 设有三个， 因此前后左右的位置可特定出。特别是， 由于凹形状圆锥形对准标记是如虚线圆 159 所示， 自开口部向底部倾斜， 因此如虚线圆 160 所示的凸形状对准标记是朝向中心位置 161 陷入， 而能精度良好地特定位置。而且， 由于凸形状对准标记如虚线圆 160 所示前端尖起的部分 较圆， 因此未达凹形状对准标记的底部， 能防止成型时因微妙的精度差异所导致的隆起。 此 外， 此种带有圆球状的凸形状对准标记， 也可通过如图 4 的 G 所说明的步骤来进行加工。此 时也与图 8 所说明者同样地， 对准标记形状也可为 U 字型。其重点在于， 相较对准标记的凹 部的开口部朝向凹部深处以垂直角以内的角度倾斜， 而越朝向底部即越细。
其次， 使用图 10， 11， 12 及 13 说明本发明的制造方法的其它微小构造体例。
第 2 实施方式中， 虽说明基板为平板形状， 但即使是图 10 所示的曲面形状基材亦 能以与本实施方式所说明的步骤同样的步骤形成微小构造体。图 10(a) 是具有曲面形状的 基材的 DOE 的微小构造体截面图， 图 10(b) 是图 10(a) 的 DOE 形状也为曲面的微小构造体截面图， 图 10(c) 是于图 10(a) 的中空部分插入折射率不同的树脂的 DOE 的微小构造体截 面图。
图 10(a) 中， 251 是第 2 基材， 252 是第 2 层， 253 是具有由第 2 基材 251 与第 2 层 252 构成的曲面形状的基材的第 1 构件， 254 是第 1 基材， 255 是第 1 层， 256 是具有由第 1 基材 254 与第 1 层 255 构成的曲面形状的基材的第 2 构件， 257 是环氧树脂系等的接着剂， 258 是中空部分。中空部分 258 被空气充满， 发挥通常的两片组的 DOE 透镜的作用， 第1基 材 254 及第 2 基材 251 分别由相对使用波长为透明的材料构成， 且由于透镜状的曲面形状， 因此能发挥透镜作用， 补足由相对使用波长为透明的树脂材料构成的第 1 层 255 及第 2 层 252 所形成的 DOE 透镜中特别是周边部的聚光。 因此， 由于能使 DOE 透镜的周边部的狭窄间 距扩展， 因此能容易地防止锐角状的边缘部分在制造时的缺损或进行精度管理。
图 10(b) 中， 259 具有曲面形状的基材的第 1 构件， 260 具有曲面形状的基材的第 2 构件， 261 具有曲面形状的 DOE 的第 2 层， 262 具有曲面形状的 DOE 的第 1 层。 在进行图案化 时， 可通过灰阶光掩膜法等形成曲面形状的第 1 层 262 或第 2 层 261， 而能作出较图 10(a) 更复杂的特性的 DOE 透镜。又， 除了曝光的图案化以外， 也能使用以车刀切削金属的分法。 特别是， 如图 10(b) 的图案若是 DOE 透镜的环带间距为数十微米程度的话， 使用切削加工的 方式较为有利。 图 10(c) 中， 264 是折射率异于图 10(a) 的第 1 层 255 或第 2 层的高折射率树脂。 通过充填具有适当折射率的树脂， 即能对绕射作用进行控制， 因此能改善 DOE 的特性。或者 通过使树脂 264 为吸收特定波长的树脂材料， 即也能作出具有过滤功能的 DOE 透镜。又， 通 过使树脂 264 为液体， 也能实现新的特性或功能。
其次使用图 11 说明对准标记的形状例。图 11 是具有图 10(a) 的曲面形状的基材 的 DOE 的微小构造体， 图 11(b) 是从上面穿透微小构造体后所观看到的图， 图 11(a) 是在切 断位置 L 切断时的截面图。图 11 中， 359 是 V 槽环状配置成包围空洞部分 258 周围的对准 标记， 360 是对准标记 359 的 V 槽中心位置， 361 是图 11(a) 的截面图的 V 槽中心位置与图 11(b) 的 V 槽中心位置的对应的虚线。
图 11 所示的微小构造体， 是将形成有 DOE 图案的第 1 层 255 与第 2 层 252 在各自 的凹凸图案 359 嵌合， 并通过接着剂 257 密接固定以被圆形且中心部分隆起的第 1 基材 254 与第 2 基材 251 挟持。于第 2 层 252 具有倒 V 字型的凸形状对准标记， 于第 1 层 255 具有 V 字型的凹形状对准标记。由于这些对准标记为环状， 因此在嵌合时不会往前后左右偏移， 具有倒 V 字型的凸形状对准标记会陷入于 V 字型的凹形状对准标记的中心位置 360。
其次使用图 12 说明其它对准标记形状。图 12 是将折射率不同的液体充填于图 10(a) 的中空部分的 DOE 的微小构造体， 图 12(b) 是从上面穿透微小构造体后所观看到的 图， 图 12(a) 是在切断位置 M 切断时的截面图。图 12 中， 458 是充填于中空部分的液体， 459 是四角圆锥形的对准标记， 虚线 460 是将对准标记 459 立体放大的图， 461 是对准标记 459 的中心位置， 虚线圆 462 是立体放大与凹形状的对准标记 459 嵌合的凸形状的对准标记的 图， 虚线圆 463 是与凸形状的对准标记 462 不同的凸形状对准标记的例。
图 12 所示的微小构造体， 是将形成有 DOE 图案的第 1 层 255 与第 2 层 252， 一边 于中空部分充填液体 458、 一边在各自的凹凸图案 359 嵌合， 并通过接着剂 257 密接固定以 被圆形且中心部分隆起的第 1 基材 254 与第 2 基材 251 挟持。于第 2 层 252 的三处具有虚
线圆 462 所示的圆锥形且凸形状的对准标记， 于第 1 层 255 的三处具有虚线圆 460 所示的 圆锥形且凹形状的对准标记。由于这些对准标记是从开口部朝向中心位置 461 成为倾斜 状， 因此在嵌合虚线圆 462 所示的凸形状的对准标记与虚线圆 460 所示的凹形状的对准标 记时， 不会往前后左右偏移， 会朝向中心位置 461 陷入。此外， 凸形状的对准标记系如虚线 圆 462 所示的前端部带有圆球状， 因此虚线圆 462 所示的凸形状的对准标记深度较虚线圆 460 所示的凹形状的对准标记高度浅， 在嵌合时不会触及底部， 而能防止在成型时因微妙的 精度差异导致的浮起。同样地， 即使是将虚线圆 463 所示的前端予以去角的凸形状对准标 记， 由于高度会变低因此也能得到同样效果。 凸部的高度较凹部深度高这点是相当重要的。
第 1 实施方式及第 2 实施方式的应用方式， 不仅 DOE 在 MLA 等也为有效。例如光 纤结合器中， 特别是以透镜结合复数个光纤的情形下， 光轴的调整等组装精度虽为重要， 但 只要使用本发明的微小构造体的制造方法使微型透镜数组对向来建构， 即能实现光轴的偏 移小的高精度光纤结合器， 也能对应直径从数 μm 至数十 μm 的单模态光纤。其次使用图 13 说明上述对 MLA 的应用例。
图 13 中， 551 为第 2 基材， 552 为第 2 层， 553 为具有第 2 基材 551 与第 2 层 552 所 构成的曲面形状基材的第 1 构件， 554 为第 1 基材， 555 为第 1 层， 556 为具有第 1 基材 554 与第 1 层 555 所构成的曲面形状基材的第 2 构件， 557 为环氧树脂系等的接着剂， 558 为中 空部分， 559 为形成于第 2 层 552 的 MLA 透镜的图案， 560 为形成于第 1 层 555 的 MLA 透镜 的图案， 561 为形成于第 1 层 555 的凹形状对准透镜， 562 为形成于第 2 层 552 的凸形状对 准透镜。 图 13 所示的微小构造体， 其中空部分 558 系被空气充满， 发挥通常的两片组的 MLA 透镜的作用， MLA 透镜的图案 559 及 560 是以与使用第 2 实施方式的图 4， 5 及 6 说明的 DOE 透镜相同的方法制造。即， 图 4 中， 首先制作 MLA 透镜的原版 401， 根据该原版制作第 1 反 转原版 505， 在对牺牲层 406 进行图案化时， 只要以灰阶光掩膜法等将相当于 MLA 透镜图案 559 的图案形成于牺牲层 406 并如图 5(c) 所示制作第 2 反转原版 504， 再经由同样的步骤， 即可量产制造具有 MLA 透镜图案的第 1 构件 556 与第 2 构件 553。而且， 凸形状对准标记 562 与凹形状对准标记 561， 由于基于自相同原版制作的副原板所成型， 因此在嵌合时能不 偏移地确实嵌合。 此外， 图 13 所说明的凸形状对准标记 562 与凹形状对准标记 561， 是与图 9 所说明的圆锥形对准标记相同形状。
图 13 的 MLA 透镜例由于是假想为光纤结合器， 因此各微型透镜配置于彼此对向 的位置， 但也可通过以良好精度将对向的透镜配置成格子状， 即也能实现损耗少的分光器。 又， 与图 10(c) 所说明者同样地， 通过将折射率不同的树脂置入 MLA 透镜间的空间， 即能控 制复杂的折射率。或者， 通过置入用以吸收特定波长的光的树脂， 即能使其具有过滤功能。
如上所述， 本发明的第 2 实施方式， 具有凹形状对准标记的第 1 构件与具有凸形状 对准标记的第 2 构件， 是由同一原版制作。凹凸的对准标记部可以良好精度嵌合。即， 嵌合 的精度不会取决于原版的机械精度。又， 由于凸部的凹度小于凹部的深度， 因此第 1 构件与 第 2 构件彼此嵌合的部分的平坦部能毫无间隙地确实配合。而且， 由于凹部是相对开口部 的面积而朝向底部中心倾斜， 因此在嵌合时不会产生位置偏移， 而能以中心点为基准进行 嵌合。
再者， 凸形状的对准标记的截面形状， 由于是其宽度随着朝向前端即越小的形状，
因此能容易地嵌合。特别是， 将凸形状的对准标记的前端部制作成具有曲率的曲面或多角 形， 由此能容易且无位置偏移地嵌合。
又， 通过在充满空气以外的气体的气密室进行使第 1 构件与第 2 构件配合对准标 记来嵌合的步骤， 即能于中空部分充填空气以外的气体。又， 与第 1 实施方式同样地， 不仅 气体， 亦能同样地充填液晶等液体。 再者， 如先于微小构造体的一部分开孔而使中空部分连 通于外部气体， 即亦能应用于气体传感器等。